De neon- Het is een chemisch element dat wordt weergegeven door het symbool Ne. Het is een edelgas waarvan de naam in het Grieks nieuw betekent, een kwaliteit die het decennialang kon behouden, niet alleen vanwege de sprankeling van zijn ontdekking, maar ook omdat het steden met zijn licht versierde toen ze hun modernisering ontwikkelden..
We hebben allemaal wel eens gehoord van neonlichten, die eigenlijk niets anders zijn dan rood-oranje; tenzij ze worden gemengd met andere gassen of additieven. Tegenwoordig hebben ze een bizarre uitstraling in vergelijking met recente verlichtingssystemen; neon is echter veel meer dan alleen een verbluffende moderne lichtbron.
Dit gas, dat praktisch uit Ne-atomen bestaat, onverschillig ten opzichte van elkaar, vertegenwoordigt de meest inerte en edele substantie van allemaal; Het is het meest inerte element in het periodiek systeem, en momenteel en formeel is het niet bekend als een voldoende stabiele verbinding. Het is zelfs nog inerter dan helium zelf, maar ook duurder.
De hoge kosten van neon zijn te wijten aan het feit dat het niet uit de ondergrond wordt gehaald, zoals gebeurt met helium, maar uit het vloeibaar maken en cryogene destillatie van de lucht; zelfs als het in voldoende hoeveelheden in de atmosfeer aanwezig is om een enorme hoeveelheid neon te produceren.
Het is gemakkelijker om helium uit aardgasreserves te halen dan om lucht vloeibaar te maken en er neon uit te zuigen. Bovendien is zijn overvloed minder dan helium, zowel binnen als buiten de aarde. In het heelal wordt neon aangetroffen in novae en supernovae, maar ook in gebieden die voldoende bevroren zijn om te voorkomen dat het ontsnapt..
In vloeibare vorm is het een veel effectiever koelmiddel dan vloeibaar helium en waterstof. Evenzo is het een element dat aanwezig is in de elektronica-industrie met betrekking tot lasers en apparatuur die straling detecteren..
Artikel index
De geschiedenis van neon is nauw verwant aan die van de rest van de gassen waaruit de lucht bestaat en hun ontdekkingen. De Engelse chemicus Sir William Ramsay, samen met zijn mentor John William Strutt (Lord Rayleigh), besloot in 1894 om de samenstelling van lucht te bestuderen door middel van chemische reacties.
Uit een luchtmonster slaagden ze erin het deoxygeneren en denitrogeniseren, waardoor het edelgas argon werd verkregen en ontdekt. Zijn wetenschappelijke passie leidde hem ook tot de ontdekking van helium, na het oplossen van het mineraal cleveiet in een zuur medium en het verzamelen van het vrijgekomen gas..
Destijds vermoedde Ramsay dat er een chemisch element tussen helium en argon was, en deed hij tevergeefs pogingen om ze in mineraalmonsters te vinden. Totdat hij uiteindelijk van mening was dat andere gassen die minder overvloedig in de lucht aanwezig zijn, in argon moeten worden "verborgen"..
Zo begonnen de experimenten die leidden tot de ontdekking van neon met gecondenseerd argon..
In zijn werk begon Ramsay, bijgestaan door zijn collega Morris W. Travers, met een sterk gezuiverd en vloeibaar gemaakt monster van argon, dat hij vervolgens onderwierp aan een soort cryogene en gefractioneerde destillatie. Zo slaagden beide Engelse chemici er in 1898 en aan het University College London in om drie nieuwe gassen te identificeren en te isoleren: neon, krypton en xenon..
De eerste was neon, waarvan hij een glimp opvangde toen ze het in een glazen buis verzamelden waar ze een elektrische schok toedienden; het intense roodoranje licht was zelfs nog opvallender dan de kleuren van krypton en xenon.
Op deze manier gaf Ramsay dit gas de naam 'neon', wat in het Grieks 'nieuw' betekent; een nieuw element verscheen uit argon. Kort daarna, in 1904, en dankzij dit werk, ontvingen hij en Travers de Nobelprijs voor scheikunde..
Ramsay had toen wat verlichting betreft weinig te maken met de revolutionaire toepassingen van neon. In 1902 richtte de elektrotechnisch ingenieur en uitvinder Georges Claude, samen met Paul Delorme, het bedrijf L'Air Liquide op, dat zich toelegt op de verkoop van vloeibaar gemaakte gassen aan industrieën en die al snel het lichtpotentieel van neon zag..
Claude, geïnspireerd door de uitvindingen van Thomas Edison en Daniel McFarlan Moore, bouwde de eerste buizen gevuld met neon en ondertekende een patent in 1910. Hij verkocht zijn product praktisch onder het volgende uitgangspunt: neonlichten zijn gereserveerd voor steden en monumenten omdat ze erg oogverblindend en aantrekkelijk.
Sindsdien gaat de rest van de geschiedenis van neon tot heden hand in hand met de opkomst van nieuwe technologieën; evenals de behoefte aan cryogene systemen die het als koelvloeistof kunnen gebruiken.
Neon is een kleurloos, geurloos en smaakloos gas. Wanneer echter een elektrische ontlading wordt toegepast, worden de atomen geïoniseerd of geëxciteerd, waarbij fotonen van energie worden uitgezonden die het zichtbare spectrum binnenkomen in de vorm van een roodachtig oranje flits (bovenste afbeelding).
Dus de neonlichten zijn rood. Hoe hoger de gasdruk, hoe hoger de benodigde elektriciteit en de verkregen roodachtige gloed. Deze lichten die de steegjes of de gevels van de winkels verlichten, zijn heel gebruikelijk, vooral in koude klimaten; omdat de roodachtige intensiteit zodanig is dat het van aanzienlijke afstanden in de mist kan doordringen.
20,1797 g / mol.
10.
-248,59 ºC.
-246.046 ºC.
-Onder normale omstandigheden: 0,9002 g / L.
-Uit de vloeistof, net op het kookpunt: 1,207 g / ml.
0,6964 (ten opzichte van lucht = 1). Met andere woorden, lucht is 1,4 keer dichter dan neon. Dan stijgt een met neon opgeblazen ballon de lucht in; hoewel minder snel vergeleken met een met helium opgeblazen.
0,9869 atm bij 27 K (-246,15 ° C). Merk op dat bij zo'n lage temperatuur de neon al een druk uitoefent die vergelijkbaar is met atmosferisch.
0,335 kJ / mol.
1,71 kJ / mol.
20,79 J / (mol K).
-Ten eerste: 2080,7 kJ / mol (Ne+ gasvormig).
-Ten tweede: 3952,3 kJ / mol (Netwee+ gasvormig).
-Ten derde: 6122 kJ / mol (Ne3+ gasvormig).
De ionisatie-energieën voor neon zijn bijzonder hoog. Dit komt door de moeilijkheid om een van zijn valentie-elektronen uit zijn zeer kleine atoom te verwijderen (vergeleken met de andere elementen van dezelfde periode).
De enige waarschijnlijke en theoretische oxidatietoestand of -getal voor neon is 0; dat wil zeggen, in zijn hypothetische verbindingen wint of verliest het geen elektronen, maar werkt het samen als een neutraal atoom (Ne0.
Dit komt door zijn nulreactiviteit als edelgas, waardoor het geen elektronen kan winnen vanwege het ontbreken van een energetisch beschikbare orbitaal; en ook niet om ze te verliezen met positieve oxidatiegetallen, vanwege de moeilijkheid om de effectieve nucleaire lading van zijn tien protonen te overwinnen.
Het bovenstaande verklaart waarom een edelgas niet erg reactief is. Van alle edelgassen en chemische elementen is neon echter de eigenaar van de ware kroon van adel; het laat op geen enkele manier of van wie dan ook elektronen toe, noch kan het zijn eigen elektronen delen omdat zijn kern dit verhindert en daarom geen covalente bindingen vormt.
Neon is minder reactief (edeler) dan helium omdat, hoewel de atoomstraal groter is, de effectieve nucleaire lading van de tien protonen groter is dan die van de twee protonen in de heliumkern..
Als men door groep 18 afdaalt, neemt deze kracht af omdat de atoomstraal aanzienlijk toeneemt; en daarom kunnen de andere edelgassen (vooral xenon en krypton) verbindingen vormen.
Tot op heden is er geen op afstand stabiele verbinding van neon bekend. Het bestaan van polyatomaire kationen zoals: [NeAr]+, WNe3+, RhNetwee+, MoNetwee+, [NeH]+ en [NeHe]+.
Evenzo kan melding worden gemaakt van zijn Van der Walls-verbindingen, waarin hoewel er geen covalente bindingen zijn (althans niet formeel), de niet-covalente interacties ervoor zorgen dat ze cohesief blijven onder rigoureuze omstandigheden..
Enkele van dergelijke Van der Walls-verbindingen voor neon zijn bijvoorbeeld: Ne3 (trimeer), iktweeNetwee, NeNiCO, NeAuF, LiNe, (Ntwee6Ne7, NeCtwintigH.twintig (fullereen endohedraal complex), enz. En ook moet worden opgemerkt dat organische moleculen ook onder zeer speciale omstandigheden met dit gas kunnen "schuren"..
Het detail van al deze verbindingen is dat ze niet stabiel zijn; bovendien vinden de meeste hun oorsprong in het midden van een zeer sterk elektrisch veld, waar gasvormige metaalatomen worden opgewekt in het gezelschap van neon.
Zelfs met een covalente (of ionische) binding, nemen sommige chemici niet de moeite om ze als echte verbindingen te beschouwen; en daarom blijft neon een nobel en inert element gezien vanaf alle "normale" kanten..
Het neonatoom kan worden gevisualiseerd als een bijna compacte bol vanwege zijn kleine formaat en de grote effectieve nucleaire lading van zijn tien elektronen, waarvan er acht valentie-elektronen zijn, volgens hun elektronische configuratie:
1stwee2 sectwee2 Blz6 of [Hij] 2stwee2 Blz6
Het Ne-atoom interageert dus met zijn omgeving met behulp van zijn 2s- en 2p-orbitalen. Ze zijn echter volledig gevuld met elektronen, in overeenstemming met het beroemde valentie-octet.
Het kan niet meer elektronen krijgen omdat de 3s-orbitaal energetisch niet beschikbaar is; Bovendien kan het ze ook niet verliezen vanwege hun kleine atoomstraal en de "smalle" afstand die ze scheidt van de tien protonen in de kern. Daarom is dit Ne-atoom of bol erg stabiel en kan het met praktisch geen enkel element chemische bindingen vormen..
Het zijn deze Ne-atomen die de gasfase bepalen. Omdat hij erg klein is, is zijn elektronische wolk homogeen en compact, moeilijk te polariseren en daardoor ogenblikkelijke dipoolmomenten vast te stellen die andere in naburige atomen induceren; dat wil zeggen, de verstrooiingskrachten tussen de Ne-atomen zijn erg zwak.
Daarom moet de temperatuur dalen tot -246 ºC zodat de neon van gasvormige toestand naar vloeistof kan gaan..
Eenmaal op deze temperatuur zijn de Ne-atomen zo dichtbij dat de dispersiekrachten ze in een vloeistof aan elkaar binden; dat hoewel het blijkbaar niet zo indrukwekkend is als de kwantumvloeistof van vloeibaar helium en zijn superfluïditeit, het een koelvermogen heeft dat 40 keer hoger is dan dit.
Dit betekent dat een koelsysteem voor vloeibaar neon 40 keer efficiënter is dan een vloeibaar helium; koelt sneller af en houdt de temperatuur langer vast.
De reden zou kunnen zijn dat, zelfs als Ne-atomen zwaarder zijn dan Hij, de eerste zich gemakkelijker scheiden en verspreiden (opwarmen) dan de laatste; maar hun interacties zijn zo zwak tijdens hun botsingen of ontmoetingen, dat ze weer snel vertragen (afkoelen).
Wanneer de temperatuur nog verder daalt, tot -248 ° C, worden de dispersiekrachten sterker en meer gericht, waardoor de He-atomen nu kunnen kristalliseren tot een vlakgecentreerd kubisch (fcc) kristal. Dit helium-fcc-kristal is stabiel onder alle drukken.
Neon is het vijfde meest voorkomende chemische element in het hele universum. Vanwege zijn gebrek aan reactiviteit, hoge dampspanning en lichte massa, ontsnapt het uit de atmosfeer van de aarde (hoewel in mindere mate dan helium) en lost het weinig op in de zeeën. Daarom heeft het hier, in de lucht van de aarde, amper een concentratie van 18,2 ppm in volume..
Om de neonconcentratie te laten toenemen, is het nodig om de temperatuur te verlagen tot in de buurt van het absolute nulpunt; omstandigheden die alleen mogelijk zijn in de kosmos, en in mindere mate in de ijzige atmosferen van sommige gasreuzen zoals Jupiter, op de rotsachtige oppervlakken van meteorieten, of in de exosfeer van de maan.
De grootste concentratie ligt echter in de novae of supernovae die door het heelal verspreid zijn; evenals in de sterren waaruit ze afkomstig zijn, volumineuzer dan onze zon, waarbinnen neonatomen worden geproduceerd, product van een nucleosynthese tussen koolstof en zuurstof.
Hoewel de concentratie in onze lucht slechts 18,2 ppm is, is het voldoende om een paar liter neon uit elke huisruimte te halen.
Om het te produceren, is het dus noodzakelijk om de lucht vloeibaar te maken en vervolgens een cryogene gefractioneerde destillatie uit te voeren. Op deze manier kunnen de atomen worden gescheiden van de vloeibare fase die bestaat uit vloeibare zuurstof en stikstof..
De meest stabiele isotoop van neon is twintigNe, met een overvloed van 90,48%. Het heeft ook twee andere isotopen die ook stabiel zijn, maar minder overvloedig: eenentwintigNe (0,27%) en 22Ne (9,25%). De rest zijn radio-isotopen, en op dit moment zijn er vijftien in totaal bekend (15-19Ne en Ne23-32.
Neon is in bijna elk mogelijk aspect een onschadelijk gas. Vanwege zijn nul chemische reactiviteit, grijpt het helemaal niet in met enig metabolisch proces, en net als het het lichaam binnenkomt, verlaat het het zonder geassimileerd te worden. Het heeft daarom geen onmiddellijk farmacologisch effect; hoewel het in verband is gebracht met mogelijke anesthetische effecten.
Dat is de reden waarom als er een neonlek is, dit geen verontrustend alarm is. Als de concentratie van zijn atomen in de lucht echter erg hoog is, kan het de zuurstofmoleculen die we inademen verplaatsen, wat leidt tot verstikking en een reeks daarmee samenhangende symptomen..
Vloeibaar neon kan bij contact echter koude brandwonden veroorzaken, dus het is niet aan te raden om het direct aan te raken. Ook als de druk in uw containers erg hoog is, kan een abrupte spleet explosief zijn; niet door de aanwezigheid van vlammen maar door de kracht van het gas.
Neon vormt ook geen gevaar voor het ecosysteem. Bovendien is de concentratie in de lucht erg laag en is het inademen geen probleem. En nog belangrijker: het is geen brandbaar gas. Daarom zal het nooit branden, hoe hoog de temperaturen ook zijn..
Zoals gezegd, zijn rode neonlichten aanwezig in duizenden etablissementen. De reden hiervoor is dat er slechts een lage gasdruk nodig is (~ 1/100 atm) zodat het bij elektrische ontlading zijn karakteristieke licht kan produceren, dat ook in advertenties van verschillende soorten is geplaatst (reclame, wegwijzers, etc. ).
Met neon gevulde buizen kunnen van glas of plastic zijn gemaakt en allerlei vormen of vormen aannemen.
Neon is een heel belangrijk gas in de elektronica-industrie. Het wordt gebruikt voor de vervaardiging van fluorescentielampen en verwarmingslampen; apparaten die straling of hoge spanningen detecteren, televisiekinescopen, geisertellers en ionisatiekamers.
Samen met helium kan het Ne-He duo worden gebruikt voor laserapparaten, die een straal roodachtig licht projecteren.
Hoewel het waar is dat neon geen verbindingen kan vormen, is gebleken dat onder hoge drukken (~ 0,4 GPa) zijn atomen worden opgesloten in ijs om clathraat te vormen. Daarin zijn de Ne-atomen beperkt tot een soort kanaal dat wordt beperkt door watermoleculen en waarin ze langs het kristal kunnen bewegen.
Hoewel er momenteel niet veel potentiële toepassingen zijn voor dit neonclathraat, zou het in de toekomst een alternatief kunnen zijn voor de opslag ervan; of gewoon als model dienen om het begrip van deze bevroren materialen te verdiepen. Misschien zit neon op sommige planeten gevangen in ijsmassa's.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.